Gimnosperma

Características generales

En todos los grupos de gimnospermas vivientes, la parte visible del cuerpo de la planta (es decir, el tallo y las ramas en crecimiento) representa el esporofito, o asexual, generación, en lugar de la generación gametofita o sexual. Por lo general, un esporofito tiene un tallo con raíces y hojas y lleva las estructuras reproductivas. Como plantas vasculares, las gimnospermas contienen dos tejidos conductores, el xilema y el floema. El xilema conduce el agua y los minerales desde las raíces al resto de la planta y también proporciona soporte estructural. El floema distribuye los azúcares, aminoácidos y nutrientes orgánicos fabricados en las hojas a los tejidos no fotosintéticos de la planta.

En la mayoría de las gimnospermas, los conos de polen masculinos, llamados microstrobili, contienen hojas reducidas llamadas microsporofilas. Los microsporangios, o sacos de polen, se encuentran en las superficies inferiores de las microsporofilas. El número de microsporangios puede variar de dos en muchas coníferas a cientos en algunas cícadas. Dentro de los microsporangios hay células que se someten a división meiótica para producir microsporas haploides.

La fase de gametofito comienza cuando la microespora, mientras todavía está dentro del microsporangio, comienza a germinar para formar el gametofito masculino. Un solo núcleo de microesporas se divide por mitosis para producir algunas células. En esta etapa, el gametofito masculino (llamado grano de polen) es desprendido y transportado por el viento o los insectos.

Los conos ovulares femeninos, llamados megastrobili, pueden nacer en la misma planta que produce microstrobili (como en las coníferas) o en plantas separadas (como en cícadas y Ginkgo). Un megastrobilus contiene muchas escamas, llamadas megasporofilas, que contienen megasporangios. Dentro de cada megasporangio, una sola célula se somete a una división meiótica para producir cuatro megasporas haploides, tres de las cuales normalmente se degeneran. La megaspora restante sufre mitosis para formar el gametofito femenino. A medida que se multiplica el número de núcleos libres, el megasporangio y la pared de las megasporas se expanden. En esta etapa, el óvulo está listo para ser fertilizado.

Sin embargo, antes de que pueda tener lugar la fertilización, el gametofito masculino maduro (el grano de polen) debe transportarse al gametofito femenino, el proceso de polinización. En muchas gimnospermas, una «gota de polinización» pegajosa rezuma de un pequeño orificio en el megasporangio femenino para atrapar los granos de polen. La gota luego se reabsorbe en el megasporangio para la fertilización. En otras especies, el grano de polen se deposita en la superficie del megasporangio, donde el gametofito masculino se desarrolla aún más. Un tubo polínico emerge del grano y crece a través del megasporangio hacia la estructura multicelular que contiene el óvulo llamada archegonium. El óvulo y el espermatozoide continúan madurando, el núcleo de este último experimenta divisiones adicionales que resultan en dos machos gametos o espermatozoides. Curiosamente, las cícadas y el ginkgo son las únicas plantas con semillas con espermatozoides flagelados. Para cuando el tubo polínico llega al arquegonio, tanto el óvulo como el esperma están completamente maduros y el óvulo está listo para ser fertilizado.

En las gimnospermas, cuando los núcleos de los dos espermatozoides se encuentran con el óvulo, un núcleo muere y el otro se une con el núcleo del óvulo para formar un cigoto diploide. El huevo sufre mitosis para comenzar el desarrollo de una nueva generación de esporofitos: el embrión multicelular de la semilla. El alimento para el embrión en desarrollo es proporcionado por el enorme gametofito femenino lleno de almidón que lo rodea. El intervalo de tiempo entre la polinización y la maduración del embrión en una nueva generación de esporofitos varía entre los diferentes grupos, desde unos pocos meses hasta más de un año (en pino, por ejemplo).

En gimnospermas como las cícadas y Ginkgo, la cubierta de la semilla se conoce como sarcotesta y consta de dos capas. La sarcotesta es a menudo de colores brillantes en cícadas y la sarcotesta de las semillas de Ginkgo huele mal cuando está madura. Las semillas de algunas coníferas tienen una estructura delgada en forma de alas que puede ayudar en la distribución de la semilla. Otros, como los tejos, tienen una estructura carnosa, conocida como arilo, que rodea la semilla. Los conos de enebro son carnosos y los pájaros los comen comúnmente.

En la madurez, un embrión de gimnospermas tiene dos o más hojas de semillas, conocidas como cotiledones. Las cícadas, el ginkgo y los gnetofitos tienen dos cotiledones en el embrión; El pino y otras coníferas pueden tener varios (ocho es común; algunos tienen hasta 18).En las cícadas y el ginkgo, los cotiledones permanecen dentro de la semilla y sirven para digerir el alimento en el gametofito femenino y absorberlo en el embrión en desarrollo. Los cotiledones de las coníferas generalmente emergen de la semilla y se vuelven fotosintéticos.